Thursday, March 23, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 69

රේඩියෝ තරංගවලට පදාර්ථයේ බලපෑම

(රික්තකයක් තුළ ඇති) අංශු පොදුවේ පදාර්ථ (matter) ලෙස හඳුන්වමු. එම අංශු ඉතා තදින් බන්ධනය වී ළඟින් ළඟ ඇහිරී තිබෙන විට ඊට ඝන පදාර්ථ ලෙසද, තරමක් ලිහිල්ව බන්ධනය වී තරමක් ඈතින් ඈතින් ඇහිරී ඇති විට ද්‍රව ලෙසද, බන්ධනය ඉතාම ඉතා දුර්වලව අංශු ඉතා ඈතින් ඈතින් ඇති විට වායු ලෙසද පදාර්ථ අවස්ථා 3කින් පොලොව මත හා අවට තිබේ. වායු අවස්ථාවේ තිබෙන පදාර්ථයට තවත් ශක්තිය (තාපය) සැපයීමෙන් එම අංශු අයනීකරණය වීද පැවතිය හැකි අතර, එවිට පා වෙවී තිබෙන ධන හා ඍණ අයන හා ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්ලාස්මා යන නමින් හඳුන්වනවා. මෙම කාරණා ගැන මුල් පාඩම්වල අප ඉගෙන ගත්තා. පොලොව සැලකීමේදී ස්වාභාවයෙන්ම ප්ලාස්මා හමු වෙන්නේ වායුගෝලයේ ඉහල කොටස්වලය (අයනගෝලය ලෙස එම කොටස් හැඳින්වේ).

රික්තකයක් තුල රේඩියෝ තරංගවලට කිසිදු බලපෑමක් කරන සාධකයක් නොමැති විය. එහෙත් යම් අංශු සහිත මාධ්‍යයක් තුලින් ගමන් කිරීමේදී රේඩියෝ තරංගවල ගමනට විවිධ සාධක බලපායි. වර්තනය, පරාවර්තනය, විවර්තනය, අවශෝෂණය යන සංසිද්ධි එකක් හෝ කිහිපයක් ඊට බලපෑම් ඇති කරනවා.

විද්‍යුත්චුම්භක තරංග හා පදාර්ථය අතර ඇත්තේ ඉතා සංකීර්ණ සම්බන්දතාවකි. පදාර්ථයේ රසායනික සංයුතිය (ලෝහද, අලෝහද, කුමන ආකාරයේ රසායනික බන්ධනද තිබෙන්නේ ආදී කාරණා), පදාර්ථයේ අවස්ථාව (ඝනද ද්‍රවද වායුද ප්ලාස්මාද යන වග), පදාර්ථයේ ඝනත්වය ආදී එම පදාර්ථයේ විවිධ ගතිලක්ෂණ මෙන්ම, සංඛ්‍යාතය/තරංග ආයාමය, සංඥා ප්‍රබලතාව/ජවය ආදි තරංගයට ආවේණික කරුණුද මෙම සම්බන්දතාවට බලපානවා.

විද්‍යුත්චුම්භක තරංගයකට යම් සංඛ්‍යාතයක් තිබෙනවානෙ. මෙම සංඛ්‍යාතය එම තරංගය ඇතුලු වෙන පදාර්ථමය මාධ්‍යයේ තිබෙන අංශු කම්පනය වන අනුනාදී සංඛ්‍යාතයට සමාන හෝ ආසන්න නම්, තරංගයේ අතිවිශාල ශක්තියක් එම මාධ්‍යයේ අංශු විසින් උරා ගැනේ (අවශෝෂණය – absorption). මෙම උරාගත් ශක්තිය තාපය ලෙස පරිසරයට මුදා හැරේ. මෙවිට, එම මාධ්‍යයේ වැදී පරාවර්තනය (reflection) හෝ එම මාධ්‍ය තුලින් විනිවිද යෑම (transmission) සිදු නොවේ. මේ අනුව, අවශෝෂණ ක්‍රියාවලිය තරංග සංඛ්‍යාතය හා මාධ්‍ය/පදාර්ථය අනුව තීරණය වේ. එක් එක් මාධ්‍ය හා එක් එක් සංඛ්‍යාතය සඳහා පර්යේෂණ සිදු කරමින්ම එය දැනගත යුතු සංකීර්ණ තත්වයක් එතැන ඇති බව පෙනේ.

එහෙත් අපේ අත්දැකීමෙන්ම විද්‍යුත්චුම්භක තරංගවල අවශෝෂණ ක්‍රියාවලිය ගැන හොඳ දැනුමක් අප කාටත් ඇත. බිත්ති/කාඩ්බෝඩ් ආදිය හරහා ආලෝකය විනිවිද යන්නේ නැති එක් හේතුවක් මෙම අවශෝෂණයයි. එහෙත් වීදුරු, පිරිසිදු ජලය වැනි දේ හරහා ආලෝකය ගමන් කරයි. මෙලෙසම රේඩියෝ තරංගවලටත් අනෙකුත් ඇසට නොපෙනෙන විද්‍යුත්චුම්භක තරංගවලටත් සිදු වේ. සාමාන්‍යයෙන් කඩදාසි/කාඩ්බෝඩ්, බොහෝ ප්ලාස්ටික් වර්ග, ලී, සිමෙන්ති (එනම් බිත්ති), වීදුරු ආදී ද්‍රව්‍ය හරහා රේඩියෝ තරංග ගමන් කරයි (තරමක හායනයක්ද සහිතව). එහෙත් කිසිදු ලෝහයක් හෝ හොඳ සන්නායකයක් හරහා රේඩියෝ තරංග ගමන් නොකරයි. (ෆැරඩේ ෂීල්ඩ් මතකද?) මෙනිසා කොන්ක්‍රිට් බිත්ති වල ලෝහ කූරු/දැල් තිබෙන නිසා, එවැනි බිත්ති වලින් රේඩියෝ සංඥා බොහෝම දුර්වල වේවි.

ශරීරයක් හරහා රේඩියෝ තරංග එතරම් හොඳින් විනිවිද නොගියත්, එක්ස් කිරණ ඉතා හොඳින් විනිවිද යයි. එසේ වුවත් ශරීරයේ විවිධ කොටස් (අස්ථි) එක්ස් කිරණ පවා යම් යම් ප්‍රමාණවලින් උරා ගනී. එනිසානෙ එක්ස් කිරණ සටහනේ රූපයක් සටහන් වෙන්නේ (ශරීරය තුල විවිධ කොටස් විසින් එක එක මට්ටම්වලින් උරා ගැනීම් සිදු කළ නිසා අවසානයේ විවිධ අඳුරු රේඛා එම රූපයේ සටහන් වේ).

නැවතත් අවධාරණය කරන්නේ සංඛ්‍යාතය මත අවශෝෂණය සිදු වී සංඥා හායනයේ තරම තීරණය වේ (ඉහත උදාහරණයෙන්ද එය පැහැදිලි විය – ආලෝකය බිත්තියක් හරහා නොගියත් රේඩියෝ තරංග ගියේය). තවත් උදාහරණයක් නම් පසුවට සලකා බලන මුහුදු ජලය තුල සංඥා හායනය සිදුවීම සංඛ්‍යාතය මත වෙනස්වන බව පැහැදිලිවම දක්නට ලැබීමයි.

තවත් ප්‍රචලිත උදාහරණයක් සලකමු. ජල අංශු (H2O) ගිගාහර්ට්ස් 2යි දශම ගණනකදී අනුනාදි වේ (මයික්‍රොවේව් අවන්වල මෙම සංඛ්‍යාතය යොදා ගන්නේ එනිසයි). වායුගෝලයේ ජල වාෂ්ප ඇත (එය දවසේ විවිධ වෙලාවල්වලදී වෙනස් වනවා පමණක් නොව තැනින් තැනට වෙනස් වේ; මුහුදුබඩ හා ජලාශ ආශ්‍රිත පෙදෙස්වල වැඩිපුර ජලවාෂ්ප ප්‍රමාණයක් තිබේවි). මෙවැනි වායුගෝලයක් හරහා අර සංඛ්‍යාතයට සමාන/ආසන්න සංඛ්‍යාතයන් යොදා ගන්නා විට, විශාල සංඥා හායනයක් ඇති වේ (එම සංඛ්‍යාතයේ සංඥා ජල අංශු විසින් උරා ගන්නා නිසා). මෙවැනි විවිධාකාරයේ අංශු වායුගෝලයේ සාන්ද්‍රව ඇති අවස්ථාවලදී විවිධ සංඛ්‍යාතයන්ට එය බලපාන බව සිතා ගත හැකියි නේද?

අනුනාද සංඛ්‍යාතයට අසමාන විට, විනිවිද යෑම හා පරාවර්තනය සිදු වේ. ඇත්තටම තරංගයකින් ඉතා කුඩා කොටසක් හෝ පරාවර්තනය වීම ප්‍රායෝගිකව වැලැක්විය නොහැකිය. මෙම තත්වයත් අප නිතර අත්දකින අවස්ථාවක් වන්නේ වීදුරුවක් තුලින් ආලෝකය ගමන් කරන අවස්ථාවයි. වීදුරුවක් තුලින් ආලෝකය ගමන් කළත්, එතැන වීදුරුවක් තිබෙන බව ඔබට දැනෙන්නේ එම වීදුරු පෘෂ්ඨය විසින් පරාවර්තනය කරන ආලෝක ප්‍රමාණයක් ඔබේ ඇසට එන බැවිනි. එනිසා වාහනයක් තුල සිට ඉදිරියේ තිබෙන වීදුරු වින්ඩ්ස්ක්‍රීන් එකෙන් පිටත පෙනුනත් එතැන වීදුරුවද ඔබේ ඇසට දැනේ. තවද, වීදුරුවේ ඇති සීරීම් හා කුනු දූවිලි නිසා ආලෝකයෙන් යම් යම් ප්‍රමාණයන් ඉන් අවශෝෂණය වන නිසා, පැල්ලම් ලෙස ඔබට දර්ශනය වේ.

වායුගෝලයේ තිබෙන වීදුරුවක් හරහා ආලෝකය ගමන් කිරීම සලකා බලන්න. මෙහිදී ආලෝක කිරණයට මාධ්‍ය දෙකක් හමු වේ - වාතය හා වීදුරුව. මෙවැනි මාධ්‍ය දෙකක් එකිනෙකට මුන ගැහෙන ස්ථානය/වපසරිය අතුරුමුහුනත (interface) නමි. අතුරුමුහුනතේදී තරංගයට අනිවාර්යෙන්ම සංසිද්ධි දෙකකට මුහුන දෙන්නට සිදු වෙනවා. එකක් පෙර ඡේදයේ පැවසූ පරාවර්තනයයි. පරාවර්තනයක් සිදු වෙන්නේම එක් මාධ්‍යයක සිට අනෙක් මාධ්‍යට තරංග ඇතුලුවීමේදී ඉන් කොටසක් එම අතුරුමුහුනතෙන් ආපසු යවන නිසානෙ. අනෙක වන්නේ තරංගයේ වේගයට එය බලපෑමයි (මෙය වර්තනය - refraction ලෙස හැඳින්වෙනවා). එවිට සංඥා අලුත් මාධ්‍ය තුල නැමී ගමන් කිරීමක් ලෙස දිස් වෙනවා (වර්තනය, විවර්තනය ආදී කරුණු ගැන ඇති මුල් පාඩම් බලන්න).

ඉතිං, යම් මාධ්‍යයක් තුල තරංගය ගමන් කරන මාර්ගය ඔස්සේ විවිධ තැන්වල මාධ්‍ය ඝනත්වය වෙනස් වන්නේ නම්, ඒ කියන්නේ තරංගයට එය දැනෙන්නේ විවිධ මාධ්‍ය කිහිපයක් හරහා ගමන් කරනා බවයි. ඒ කියන්නේ තරංගයට අතුරුමුහුනත් ගණනාවක් හමු වේ. මේ සෑම තැනකදීම යම් පමණකට හෝ පරාවර්තනයක් (බොහෝවිට සංඥා හාත්පස විසිරීයෑමක් - scattering) මෙන්ම අනිවාර්ය වර්තනයක් සිදු වේ. මෙය ආකෘතික ගත කළ නොහැකි තරමට ගතික (dynamic) වේ. එකවර සූත්‍රයකින් කීමට අපහසු වුවත්, සමහර ගුවන් සංඛ්‍යාතයන්ට මෙහි බලපෑම හොඳින් දැනේ. විශේෂයෙන් අයනගෝලය තුලින් ස්කයි වේව් ප්‍රචාරණය වන්නේ මෙම සන්තතික වර්තන ක්‍රියාවලිය නිසාය (වැඩිවිස්තර මොහොතකින්).

පෘථිවිය තුල වැඩිම ප්‍රමාණයක් රේඩියෝ තරංග ගමන් කරන්නේ වායුගෝලය හරහානෙ. ඉතිං, වායුගෝලයේ ඝනත්වය විවිධ තැන්වල මෙන්ම විවිධ වෙලාවල්වලදී විචලනය වේ. උෂ්ණත්වය ඊට තදින්ම බලපානවා මොකද වාතය රත්වන විට ප්‍රසාරණය වීමෙන් අංශු එකිනෙකාගෙන් ඈත්වීම නිසා වායු ඝනත්වය නිති විචලනය වෙනවා. මේ අනුව රේඩියෝ තරංග වර්තනයත් වායුගොලය තුල සංකීරණ ස්වභාවයකින් සිදු වන බව පැහැදිලියි. ජලවාෂ්පවල විචලනය තවත් බලපානවා. මොහොතකින් වෙනම පාඩමක් ලෙස වායුගෝලයේ බලපෑම ගැන කතා කරමු.

මීට පෙර සලකා බැලූ ෆ්‍රිස් සමීකරණය ගැන නැවත මතක් කර දිය යුතුය. දැන් රික්තයක් නොව පදාර්ථමය මාධ්‍යයක් තිබෙන නිසා, රික්තකය තුල ආලෝකයේ වේගයට වඩා අඩු වේගයක් රේඩියෝ තරංගවලට හිමි වේවි (මෙම වේගය මාධ්‍යයෙන් මාධ්‍යයට පර්යේෂණාත්මකව සොයා ගත යුතුය). තරංග වේගය (c) අඩුවන විට, හායනය වැඩිවන බව දැන් පැහැදිලි විය යුතුයි එම ෆ්‍රිස් සමීකරණය බලන විටත්.

මුහුදු ජලය හා රේඩියෝ තරංග

සාමාන්‍ය (මිරිදිය) ජලය හා මුහුදු (කරදිය) ජලය අතර තිබෙන ප්‍රධානතම වෙනස මුහුදු ජලයේ ලවණ (salt) තිබීමයි. ලවණ යනු විදුලිය සන්නයනය කරන්නකි. සාමාන්‍යයෙන් පිරිසිදු ජලය (PH අගය 7 සහිත) විදුලි පරිවාරක වුවත්, ජලයේ අපද්‍රව්‍ය පැවතීම නිසා (මෙවිට පීඑච් අගය වෙනස් වේ), එක්කෝ ජලය ආම්ලික (acidic) වේ (මෙවිට පීඑච් අගය 7ට වඩා අඩු වේ); නැතහොත් ජලය භාෂ්මික (basic/alkaline) වේ (මෙවිට පීඑච් අගය 7ට වඩා වැඩි වේ). මුහුදු ජලයේ බහුලවම ඇති “අපද්‍රව්‍යය” වන ලුණු යනු NaCl2 (සෝඩියම් ක්ලෝරයිඩ්) නිසාත් එවැනිම තවත් ලවණ ගණනාවක් මුහුදු ජලයේ දියවී තිබෙන නිසාත් මුහුදු ජලය භාෂ්මික වේ. අම්ල හෝ භෂ්ම යන දෙවර්ගයම ජලයේ දිය වූ විට, ඒවා ධන හා ඍණ අයන බවට වෙන් වේ. පාවෙමින් තිබෙන අයන යනු හොඳ විදුලි සන්නායක වන බව අප මීට පෙර අධ්‍යයනය කර තිබෙනවා. ඒකනෙ දහඩිය දමපු අතක්/ශරීරයක් හරහා විදුලිය සාපේක්ෂව හොඳින් ගමන් කරන්නෙත් (දහඩිය තුල ලුනු තිබෙන නිසා).

ඉතිං, විදුලිය පැත්තෙන් බැලුවහම මහ මුහුද යනු අතිදැවැන්ත ලෝහ තැටියක් වැනිය; එහෙත් සාමාන්‍ය ලෝහ තැටියකට වඩා දුර්වල සන්නායකතාවකි තිබෙන්නේ (ප්‍රතිරෝධකතාව වැඩිය).

යම් සන්නායක කුටීරයක් තුලට විදුලි ක්ෂේත්‍රයකට විනිවිද යා නොහැකිය. එය ලෝක ස්වභාවයකි; භෞතික විද්‍යාත්මක නියමයකි. උදාහරණයක් ලෙස, ලෝහ බැරලයක් තුල ඔබ සිටින විට, එම බැරලයට පිටතින් විදුලි සැර වැද්දුවත්, ඔබට එය දැනෙන්නේ නැත. ඒ ඇයි?


සන්නායකයක් යනු ආරෝපණ ඉතා පහසුවෙන් චලනය විය හැකි මාධ්‍යයකි. ඊට විදුලිය (ඉලෙක්ට්‍රෝන) පිටින් සපයනවා නම්, එම ඉලෙක්ට්‍රෝන හැමවිටම බලන්නේ කෙටිම මාර්ගය ඔස්සේ ගමන් කරන ගමන්, සන්නායකයේ පුලුවන් තරම් ක්ෂේත්‍රඵලයක් හරහා ගමන් කිරීමටයි. අප වුණත් පොරකකා බස් එකක යන්නේ නැහැනෙ. ඉඩ තිබෙන විදියට හැකි තරම් එකිනෙකාගෙන් ඈත් වෙනවා. එලෙසම ඉලෙක්ට්‍රෝනත් හැකි තරම් එකිනෙකාගෙන් ඈත් වන්නට බලනවා මොකද එකම ජාතියේ ආරෝපණ විකර්ෂණය වෙනවා.

ඉතිං, බැරලයක් වැනි සන්නායක බදුනකට පිටින් විදුලිය සැපයුවොත්, එම බැරලයේ ඇතුලු බිත්ති පැත්තට ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කරන්නට අකමැතිය. එසේ ගමන් කළත්, ලෝහය පුරා සමාකාරව ඉලෙක්ට්‍රෝන පැතිරී යන නිසා, ලෝහයේ ඕනෑම තැනක විභවය/වෝල්ටියතාව සමාන වේ (භූගතයට සාපේක්ෂව). ඉතිං, ඔබ බැරලයේ ඇතුලේ සිටින නිසා, එම බැරලයේ ඕනෑම තැන් දෙකක් ස්පර්ශ කරගෙන සිටියත් එම ස්ථාන දෙකෙහි විභවය සමාන නිසා (විභව පාතනයක් - voltage drop නැති වීම නිසා) ඇඟ හරහා විදුලියක් ගමන් කරන්නේ නැත.

විදුලි සැරක් ලෝහ බඳුන තුල වදින්නේ නැහැ කියන විට තවත් දෙයක් ඉන් ගම්‍ය වේ. එනම්, බැරලය තුල විදුලි ක්ෂේත්‍රයක්ද පැවතිය නොහැකිය. විදුලි ක්ෂේත්‍රයක් පැවතීමට විදුලි ආරෝපණ වෙනසක් යම් ප්‍රදේශයක් දෙපස තිබිය යුතුයිනෙ. ඇතුලු බිත්තියේ හැමතැනම තිබෙන්නේ එකම විභවය නම්, වෙනසක් නැති නිසා ක්ෂේත්‍රය ශූන්‍ය වේ.

ඒ ලෙසම, යම් ලෝහ කුටීරයක්/භාජනයක් තුලට රේඩියෝ තරංගවලටද ඇතුලු විය නොහැකියි මොකද විද්‍යුත්චුම්භක තරංගයක එක් සංරචකයක් වන්නේ විදුලි ක්ෂේත්‍රයකි. එනිසා සන්නායක කුටීරයක්/බඳුනක් යනු ෆැරඩේ කූඩුවකි.

මුහුද තුලට රේඩියෝ සංඥා ගමන් කරන විට ඉතා ක්ෂණයෙන් සංඥා හායනය වේ. ඒ කියන්නේ මුහුදත් ෆැරඩේ ෂීල්ඩ් එකක්ද? නැත. මුහුදේ මතුපිට සිට පොලොව (මුහුදු පතුල) දක්වාම ලවන පවතින නිසා සමස්ථ මුහුදම සන්නායකයකි. කුටීරයක් එතැන නිර්මාණය වී නැත. එහෙත් මුහුදු තුල යම් පරිවාරක පෙට්ටියක දමා ඉලෙක්ට්‍රෝනික් උපකරණ ගබඩා කළොත් EMP වැනි තත්වයකදී ඒවා ආරක්ෂාද වේවි මොකද රේඩියෝ තරංගවලට මුහුද තුලට යෑමට ඇති අපහසුතාව නිසා. මෙම අපහසුතාව සංඛ්‍යාතය මත රඳා පවතී; එනම් සංඛ්‍යාතය වැඩි වන්නට වන්නට හායනය ඉතා සීඝ්‍ර වේ.

එහෙත් සර්ෆේස් තරංගවලට මුහුද යනු ඉතා හොඳ උපකාරයකි අවසංඛ්‍යාතයෙන් යුතු රේඩියෝ තරංග සන්නායකතාව වැඩි මතුපිටක් මතින් හායනය අඩුවෙන් දිගු දුරකට ගමන් කරන නිසා.

රටවල් ගණනාවක් මුහුද තුල රේඩියෝ තරංගවල හැසිරීම ගැන අධ්‍යනය කර තිබෙනවා. ඊට හේතුව ආරක්ෂක සබ්මැරින් තිබෙන්නේ මුහුද තුල වන අතර, ඒවා ගොඩබිම සමඟ සන්නිවේදනය කළ යුතුය. මුහුදු පතුලේ සිට යවන torpedo වැනි මිසයිල යැවීමේදී රේඩියෝ තරංගවලින් ඒවා ගයිඩ් කිරීමට අවශ්‍යතාව තිබේ. සාමාන්‍ය ජනයා මුහුදු පතුලේ සිට එතරම් ක්‍රියාකාරිත්වයන් සිදු කරන්නේ නැහැනෙ. මෙම අධ්‍යන තුලින් විවිධ ආකෘති/සූත්‍ර සාදා ගෙන ඇති අතර, ඉන් එක් පහසු ආකෘතියක් ගැන පමණක් දැන් සැකෙවින් බලමු.

සාමාන්‍ය ගැඹුරු මුහුදු පොදුවේ යම් සමාන ගතිගුණ පෙන්වනවා (උෂ්ණත්වය හැර). ඒවායේ ලවණතාව (ලුණුගතිය) සමානය. එහෙත් සමකයේ සිට අක්ෂාංශ ඔස්සේ ඉහලට පහලට යන විට උෂ්ණත්වය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ. සාගරයක බොහෝ ගතිගුණ තීරණය කරන ප්‍රමුඛතම සාධක දෙක වන්නේ ලවණතාව (salinity) හා උෂ්ණත්වයයි. එහෙත් ගොඩබිම් ආශ්‍රිතව මුහුදු තීර සලකා බැලුවොත් ලවණතාවද තැනින් තැනට වෙනස් වන බව සොයා ගෙන ඇත. ඊට හේතුව ගංගාවල සිට එන ජලය ඒ ආසන්නයේ මිශ්‍රවීම මිනිස් ක්‍රියාකාරකම් නිසා එම තීර අපවිත්‍රවීම ආදී කාරණාය. මේ සාධක දෙකම ඍජුවම මුහුදු ජලයේ ඝනත්වය වෙනස් කරනවා.

VLF පරාසයේ තරංග මීටර් 20ක් පමණ ගැඹුරකට ගමන් කරන බව සොයා ගෙන ඇත. සංඛ්‍යාතයන් ඊටත් අඩු වන විට තවත් ගැඹුරට යයි. ඒ අනුව ELF පරාසයන් මීටර් සිය ගණනක් යටට යා හැකිය. LF හා ඊට ඉහල සංඛ්‍යාතයන්ගේ රේඩියෝ තරංග සෙන්ටිමීටර් ගණනක සිට මිලිමීටර් ගණනක් දක්වා ගැඹුරකට යාවි.

එහෙත් ආලෝකය යනු ඊටත් වැඩි සංඛ්‍යාතයන් වුවද, ආලෝකයට මුහුද තුලට ඊට වඩා ගැඹුරකට යා හැකි බවද සිහිතබා ගත යුතුය (සංඛ්‍යාතය හා පදාර්ථය අතර තිබෙන්නේ සංකීර්ණ සම්බන්දතාවක් බව මීට පෙරත් පැවසුවා). දළ වශයෙන් ආලෝකයට හොඳින් මීටර් 100ක් පමණ යටට යා හැකිය. ආලෝකය යා හැකි ගැඹුර අනුව මුහුදු මට්ටම් 3කට බෙදා ඇත.


මුහුදු ජලය තුලට රේඩියෝ සංඥා ගමන් කිරීමේදී ඇතිවන සංඥා හායනය පහත සූත්‍රයෙන් සෙවිය හැකිය. මෙහි π = 3.1416 වන නියතය වන අතර, μ යනු මුහුදු ජලයේ relative dielectric අගයද, σ යනු මාධ්‍යයේ සන්නායකතාවද, f යනු තරංග සංඛ්‍යාතයද වේ. මුහුදු ජලය සඳහා දළ වශයෙන් සන්නායකතාව 4 Siemens (සන්නායකතාව මනින ඒකකය සීමන්සි වේ; එය 1/ඔම් ට සමානය) ලෙසද, relative dielectric අගය 80 ලෙසද ගත හැකිය. මුහුදු පෘෂ්ඨය ඉතා ආසන්නයේ තිබෙන සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාවකින් රේඩියෝ තරංග ඍජුවම/ලම්භකව මුහුදු පතුල දෙසට යවන බව මෙහිදී උපකල්පනය කෙරේ.


වර්තනාංකය රේඩියෝ තරංගවලට බලපාන අයුරු

රේඩියෝ තරංගයක් ගමන් කරන්නේ රික්තකයක නොව වෙනත් මාධ්‍යයක නම්, එය තරංග ආයාමයට බලපෑමක් ඇති කරනවා. රික්තකය තුල ආලෝකයේ වේගය ආශ්‍රයෙන් යම් මාධ්‍යයක ආලෝකයේ වේගය පහත සූත්‍රයෙන් සෙවිය හැකිය. මෙහි c යනු අලුත් මාධ්‍යයෙන් වේගය වන අතර, c0 යනු රික්තකය තුල වේගයයි. n යනු මාධ්‍යයේ වර්තන අංකයයි.

c = c0/n

මෙවිට v=fλ යන සූත්‍රයේ වේගය සඳහා ඉහත සූත්‍රය ආදේශ කළ විට, එම මාධ්‍යය තුල තරංග ආයාමය v/λ = c0/nf ලෙස ලැබේ. එය සාමාන්‍ය ෆ්‍රිස් සමීකරණයට ආදේශ කරමු.


පිරිසිදු ජලයේ වර්තනාංකය (nwater) 1.3330 වේ. මෙවිට ලවණ සහිත මුහුදු ජලයේ වර්තනාංකය ඊට වඩා තරමක් (Δn) වැඩිය. ඒ අනුව මුහුදු ජලයේ වර්තනාංකය පිරිසිදු ජලයේ වර්තනාංකය ඇසුරින් පහත ආකාරයට ලිවිය හැකියි.

n = nwater + Δn

පර්යේෂණ දත්ත මඟින් සොයා ගෙන තිබෙනවා මුහුදු ජලයේ (පොදු) ලවණතා අගය (salinity) මෙම වර්තනාංක වෙනස (Δn) ඇසුරින් දැක්විය හැකි බව. ඒ රාශි දෙක අතර ඇත්තේ පහත ආකාරයේ සරල සම්බන්දතාවකි.

Salinity, S = 0.2(Δn)

මෙවිට මුහුදු ජලයේ වර්තනාංකය පහත ආකාරයට ලිවිය හැකියි ඉහත සමීකරණ දෙක එකට මිශ්‍ර කිරීමෙන් හා පිරිසිදු ජලයේ වර්තනාංකය ආදේශ කිරීමෙන්.

n = 1.3330 + S/(0.2)

දැන් මෙම මුහුදු ජලයේ වර්තනාංක අගය ෆ්‍රිස් සමීකරණයට ආදේශ කරමු.



ඉහත සමීකරණයෙන් අපට ලැබෙන්නේ මුහුදු පෘෂ්ඨයට සමීපව තැබූ ට්‍රාන්ස්මීටරයකින් ඍජුවම පහලට රේඩියෝ සංඥා මුහුදු පතුලට යවන විට, එම රේඩියෝ තරංගයක් යම් r දුරකදී ග්‍රහණය කළොත් තිබිය හැකි උපරිම ජවයයි. මෙම ජවය ලවනතා අගයේ වර්ගයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාත වේ. ඒ කියන්නේ සීඝ්‍රයෙන් හායනය සිදු වේ. ඇත්තටම මෙම සමීකරණයේ ලවණතාව සලකා බලා තිබෙන්නේ එය ජලයේ ඝනත්වයට ඇති කළ බලපෑම තක්සේරු කිරීමටයි (එවිට එය මාධ්‍යයේ වර්තනාංකයටත් එමඟින් මාධ්‍ය තුල වේගයටත් බලපානවානෙ).

කෙසේ වෙතත් ඉහත සමීකරණයේ එක් සාධකයක් නොසලකා හැර තිබේ. එනම්, විද්‍යුත්චුම්භක තරංගයේ විදුලි හා චුම්භක ක්ෂේත්‍රයට බලපෑම් ඇති කරන සන්නායකතාව නම් “නොසලකා හැරිය නොහැකි” සාධකයයි. ලවණතා සාධකයේ තිබෙන මෙම විදුලිමය ගතිගුණය එම සමීකරණයේ සලකා නැත (එහි ඝනත්ව ගතිගුණය පමණි සලකා තියෙන්නේ). එනිසා, ඉහත සමීකරණයෙන් ලැබෙන අගය තවදුරටත් බොහෝ අඩු වේවි මෙම සාධකයත් සලකා බලන විට.

2 comments: